TWI584787B - 人體肌腱檢測裝置及人體肌腱檢測方法 - Google Patents

Description

人體肌腱檢測裝置及人體肌腱檢測方法

本發明係關於一種檢測裝置及檢測方法，特別關於一種活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法。

對運動傷害而言，活體肌腱檢測是醫療措施中相當重要的一個環節。藉由活體肌腱檢測可預先發現較脆弱的組織部分，或是了解活體肌腱受傷的狀況以施予正確的治療。活體肌腱的品質包括形態完整性、抗拉性、活體肌腱內部結構特徵等。然而，習知的活體肌腱檢測僅藉由超音波影像診斷系統來觀察，這並無法達到科學化、量化以及力學等級的檢測。

因此，如何提供一種活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法，能夠對活體肌腱提供科學化、量化以及力學等級的檢測，進而提升診斷效能及產品競爭力，實為當前重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠對活體肌腱提供科學化、量化以及力學等級的檢測之活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法。

為達上述目的，依據本發明之一種活體肌腱檢測裝置用以檢測一活體肌腱並包含一超音波影像檢測單元、一影 像追蹤單元、一力學檢測單元以及一整合單元。超音波影像檢測單元係對該活體肌腱擷取複數影像。影像追蹤單元係追蹤該等影像之至少一特定區域，以得到特定區域之一位移資訊。力學檢測單元在擷取該等影像的同時，對該活體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊。整合單元係與影像追蹤單元與力學檢測單元電性連接，並整合力學參數-時間資訊以及位移資訊。

在一實施例中，影像追蹤單元係依據正規化互相關演算法、絕對誤差和演算法、差方和演算法、或其組合來追蹤該特定區域。

在一實施例中，力學檢測係依據單軸、雙軸、或三軸來進行。

在一實施例中，力學檢測單元包含一力學感測器以及一三維支架，力學感測器設置於三維支架。

在一實施例中，力學感測器為一扭力計(torque meter)、一應變規(strain gauge)、一位移計、一加速度計(accelerometer)、一陀螺儀(gyroscope)、或其組合。

在一實施例中，三維支架包含至少一伸縮桿。

在一實施例中，三維支架包含一固定部，固定部藉由鎖合、黏合、卡合、或夾合而固定於一外部裝置。

在一實施例中，三維支架包含至少一樞軸結構及複數連桿，該等連桿藉由樞軸結構而連結。

在一實施例中，活體肌腱檢測裝置更包含一顯示單元，其係與整合單元電性連接並顯示一畫面，該畫面呈現 力學參數-時間資訊、位移資訊、該等影像之至少其中之一、或其組合。

在一實施例中，影像追蹤單元係追蹤該等影像之複數特定區域，該等特定區域位於該活體肌腱之不同深度。

在一實施例中，超音波影像檢測單元之一偵測頭係與該三維支架相對固定。

為達上述目的，一種活體肌腱檢測方法用以檢測一活體肌腱並包含：對該活體肌腱擷取複數影像；追蹤該等影像之至少一特定區域以得到該特定區域之一位移資訊；在擷取該等影像的同時，對該活體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊；以及整合力學參數-時間資訊以及位移資訊。

承上所述，本發明之一種活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法除了使用超音波影像檢測單元對活體肌腱擷取影像之外，更藉由一力學檢測單元，在擷取該等影像的同時，對活體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊。藉此，在進行力學檢測的同時擷取超音波影像，使得超音波影像能對應到特定的力學檢測，例如平移、旋轉等等，並且力學檢測具有重現性，上述修件皆賦予超音波影像科學化、量化及力學檢測的意義。因此，本發明之活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法能夠對活體肌腱提供科學化、量化以及力學等級的檢測，進而提升診斷效能及產品競爭力。此外，針對不同的活體肌腱或檢測面向，力學檢測單元可提供不同、針對性的力學檢測，進而擴大 本發明之應用範圍。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1為本發明較佳實施例之一種活體肌腱檢測裝置1的方塊示意圖，如圖1所示，活體肌腱檢測裝置1包含一超音波影像檢測單元11、一影像追蹤單元12、一力學檢測單元13以及一整合單元14。圖2A為一使用者藉由力學檢測單元13進行一力學檢測的示意圖。

活體肌腱檢測裝置1用以檢測一活體肌腱，於此不限制活體肌腱之種類或來源，其可例如是人體之崗上肌腱、阿基里氏肌腱、髕骨下肌腱、伸/曲腕、曲指肌腱等等。

超音波影像檢測單元11用以對活體肌腱擷取複數影像。於此，超音波影像檢測單元11對活體肌腱取得之影像例如為二維B-mode超音波影像。需注意者，在擷取影像的同時，需藉由力學檢測單元13對活體肌腱施予一力學檢測，亦即超音波影像檢測單元11係在活體肌腱進行力學檢測時擷取影像。

當力學檢測單元13的構造不同時，可進行的力學檢測亦不同。力學檢測例如是依據單軸、雙軸、或三軸來進行，力學檢測所產生的運動例如是平移、平面旋轉、三維旋轉、或其組合等等。圖2A所示之力學檢測單元13僅為 舉例，非以限制本發明。如圖2A所示，力學檢測單元13可包含一力學感測器131以及一三維支架132，力學感測器131設置於三維支架132。三維支架132可限制使用者之動作以達到動作的重現性及一致性，進而帶來科學化的檢測效果。力學感測器131可為一扭力計(torque meter)、一應變規(strain gauge)、一位移計、一加速度計(accelerometer)、一陀螺儀(gyroscope)、或其組合。三維支架132可包含至少一伸縮桿1321，並包含一固定部1322，固定部1322可藉由鎖合、黏合、卡合、夾合、或其他固定方式而固定於一外部裝置，外部裝置例如是一門框、一座椅或其他固定元件。另外，三維支架132可更包含至少一樞軸結構1323及複數連桿1324，該等連桿1324藉由樞軸結構1323而連結以依據樞軸結構1323作單軸、雙軸或三軸的轉動。

另外，為達到科學化的檢測效果，超音波影像檢測單元11之一偵測頭111可與三維支架132相對固定，其中，偵測頭111可直接或間接固定於三維支架132上。於此，偵測頭111或偵測頭111之一握把直接固定於三維支架132上。圖2B為圖2A之一視角之偵測頭111與三維支架132固定的放大示意圖，如圖2B所示，偵測頭111之一部分係藉由一鎖固元件L鎖固於三維支架132之連桿1324上。上述僅為舉例，本發明不限於利用鎖固方式固定偵測頭111，亦可用其他方式，如黏合、焊接、夾設、卡合等方式來使偵測頭111與三維支架132相對固定。偵測頭111 之一部分亦可與三維支架132一體成型。此外，偵測頭111可從三維支架132之其他部位延伸而出，例如從連桿1324延伸而出。

力學檢測單元13對活體肌腱施予一力學檢測，並可得到一力學參數-時間資訊。其中，力學參數依據所使用的力學感測器131不同而有所不同，其可例如為牛頓力、應變、位移、加速度、角速度或其組合等等。力學參數-時間資訊主要包含使用者在進行力學檢測的期間，力學感測器131所得到之力學參數對時間的變化。

另外，在超音波影像檢測單元11擷取影像之後，影像追蹤單元12係追蹤該等影像之至少一特定區域，以得到該特定區域之一位移資訊。圖3為超音波影像檢測單元11所擷取之一影像I的示意圖，其中顯示了活體肌腱的剖面紋路。其中，使用者可選取影像I中至少一區域作為特定區域，例如圖3顯示位於活體肌腱之不同深度之兩特定區域201、202。影像追蹤單元12可追蹤特定區域201、202之位置並取得各別特定區域201、202之位移資訊。影像追蹤單元12可例如先定義特定區域之特徵，再追蹤特定區域在連續影像的位置變化或區域內相對斑紋(speckle)的變化。影像追蹤單元12例如依據正規化互相關演算法(normalized-cross-correlation,NCC)、絕對誤差和演算法(sum-of-absolute-difference,SAD)、差方和演算法(sum-of-squared-difference,SSD)、或其組合來追蹤特定區域。其中較佳者係使用正規化互相關演算法來進行 追蹤以得到較佳的準確度。

整合單元14係與影像追蹤單元12與力學檢測單元13電性連接，並整合力學參數-時間資訊以及位移資訊。圖4為整合單元14在進行整合之後，由活體肌腱檢測裝置1之一顯示單元所顯示之一畫面，畫面可呈現力學參數-時間資訊、位移資訊、超音波影像檢測單元11所擷取之至少一影像、或其組合。於此，如圖4所示，畫面之左上角係顯示超音波影像檢測單元11所擷取之影像，其亦可隨時間變化。畫面之右上角的上半部係顯示位移資訊I_M，位移資訊I_M於此係表現出特定區域201、202之位置隨時間的變化圖，其中橫軸為時間，縱軸為位置或位移量。畫面之右上角的下半部係顯示力學參數-時間資訊I_PT，其中橫軸為時間，縱軸為力學參數值。另外，畫面的下半部顯示使用者之一操作介面，以供使用者操作而取得進一步的資訊，例如經過計算後得到之資訊。

圖5為本發明較佳實施例之一種活體肌腱檢測方法的流程圖。本實施例之活體肌腱檢測方法係例如應用於上述實施例之活體肌腱檢測裝置1。如圖5所示，活體肌腱檢測方法包含對活體肌腱擷取複數影像(步驟S01)；追蹤該等影像之至少一特定區域以得到特定區域之一位移資訊(步驟S02)；在擷取該等影像的同時，對活體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊(步驟S03)；以及整合該力學參數-時間資訊以及該位移資訊(步驟S04)。另外，活體肌腱檢測方法可更包含：顯示一畫面，畫面呈 現力學參數-時間資訊、位移資訊、該等影像之至少其中之一、或其組合。由於活體肌腱檢測方法之其他細節已於上述實施例一併詳述，故於此不再贅述。

綜上所述，本發明之一種活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法除了使用超音波影像檢測單元對活體肌腱擷取影像之外，更藉由一力學檢測單元，在擷取該等影像的同時，對活體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊。藉此，在進行力學檢測的同時擷取超音波影像，使得超音波影像能對應到特定的力學檢測，例如平移、旋轉等等，並且力學檢測具有重現性，上述修件皆賦予超音波影像科學化、量化及力學檢測的意義。因此，本發明之活體肌腱檢測裝置及活體肌腱檢測方法能夠對活體肌腱提供科學化、量化以及力學等級的檢測，進而提升診斷效能及產品競爭力。此外，針對不同的活體肌腱或檢測面向，力學檢測單元可提供不同、針對性的力學檢測，進而擴大本發明之應用範圍。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧活體肌腱檢測裝置

11‧‧‧超音波影像檢測單元

111‧‧‧偵測頭

12‧‧‧影像追蹤單元

13‧‧‧力學檢測單元

131‧‧‧力學感測器

132‧‧‧三維支架

1321‧‧‧伸縮桿

1322‧‧‧固定部

1323‧‧‧樞軸結構

1324‧‧‧連桿

14‧‧‧整合單元

201、202‧‧‧特定區域

I‧‧‧影像

I_M‧‧‧位移資訊

I_PT‧‧‧力學參數-時間資訊

L‧‧‧鎖固元件

S01~S04‧‧‧活體肌腱檢測方法步驟

圖1為本發明較佳實施例之一種活體肌腱檢測裝置的方塊示意圖；圖2A為本發明較佳實施例之一使用者藉由力學檢測 單元進行一力學檢測的示意圖；圖2B為圖2A之一視角之偵測頭與三維支架固定的放大示意圖；圖3為本發明較佳實施例之超音波影像檢測單元所擷取之一影像的示意圖；圖4為本發明較佳實施例之活體肌腱檢測裝置之一顯示單元所顯示之一畫面；以及圖5為本發明較佳實施例之一種活體肌腱檢測方法的流程圖。

1‧‧‧活體肌腱檢測裝置

11‧‧‧超音波影像檢測單元

12‧‧‧影像追蹤單元

13‧‧‧力學檢測單元

14‧‧‧整合單元

Claims (13)

1. 一種人體肌腱檢測裝置，用以檢測一人體肌腱，該人體肌腱檢測裝置包含：一超音波影像檢測單元，係對該人體肌腱擷取複數影像；一影像追蹤單元，係追蹤該等影像之複數特定區域，以得到各該特定區域之一位移資訊，該等特定區域位於該人體肌腱之不同深度；一力學檢測單元，在擷取該等影像的同時，由使用者主動出力並對該人體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊，其中該力學檢測單元包含一力學感測器以及一三維支架，該力學感測器設置於該三維支架；以及一整合單元，係與該影像追蹤單元與該力學檢測單元電性連接，並整合該力學參數-時間資訊以及該位移資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該影像追蹤單元係依據正規化互相關演算法、絕對誤差和演算法、差方和演算法、或其組合來追蹤該特定區域。
3. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該力學檢測係依據單軸、雙軸、或三軸來進行。
4. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該力學感測器為一扭力計、一應變規、一位移計、 一加速度計、一陀螺儀、或其組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該三維支架包含至少一伸縮桿。
6. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該三維支架包含一固定部，該固定部藉由鎖合、黏合、卡合、或夾合而固定於一外部裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該三維支架包含至少一樞軸結構及複數連桿，該等連桿藉由該樞軸結構而連結。
8. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，更包含：一顯示單元，係與該整合單元電性連接並顯示一畫面，該畫面呈現該力學參數-時間資訊、該位移資訊、該等影像之至少其中之一、或其組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之人體肌腱檢測裝置，其中該超音波影像檢測單元之一偵測頭係與該三維支架相對固定。
10. 一種人體肌腱檢測方法，用以檢測一人體肌腱，該人體肌腱檢測方法包含：對該人體肌腱擷取複數影像；追蹤該等影像之複數特定區域以得到各該特定區域之一位移資訊，該等特定區域位於該人體肌腱之不同深度；在擷取該等影像的同時，由使用者主動出力並對該人 體肌腱施予一力學檢測以得到一力學參數-時間資訊，其中該力學檢測係由一三維支架所提供；以及整合該力學參數-時間資訊以及該位移資訊。
11. 如申請專利範圍第10項所述之人體肌腱檢測方法，其中該特定區域之追蹤係依據正規化互相關演算法、絕對誤差和演算法、差方和演算法、或其組合來進行。
12. 如申請專利範圍第10項所述之人體肌腱檢測方法，其中該力學檢測係依據單軸、雙軸、或三軸來進行。
13. 如申請專利範圍第10項所述之人體肌腱檢測方法，更包含：顯示一畫面，該畫面呈現該力學參數-時間資訊、該位移資訊、該等影像之至少其中之一、或其組合。